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PHYSIK UND DIAGNOSTIKPHYSIK UND DIAGNOSTIK

Dem Tumor auf der SpurPositronen-Emissions-Tomographie

B15

Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist eine leistungsfähige bildgebende Technik in der Nuklearmedizin. Um ein PET-Bild zu ma-chen, wird ein radioaktiver Tracer in den Körper injiziert (z. B. 18F-FDG). Der radioaktive Tracer ist eine Verbindung, die mit einem Positronen- emittierenden Radionuklid markiert ist. Der Tracer verteilt sich im Körper und sammelt sich in bestimmten Geweben wie Tumoren an.Das Radionuklid, das für die Markierung verwen-det wurde, unterliegt radioaktivem Zerfall mit Positronenemission, um stabil zu werden. Bei der Wechselwirkung eines Positrons mit einem Elektron (Annihilation) werden zwei hochener-getische Photonen mit 511 keV Energie in genau entgegengesetzte Richtungen ausgesandt. Die-se Photonen können durch einen Ring von PET-Detektoren für jeden Zerfallsprozess detektiert werden. So werden die gewünschten Bereiche im Körper lokalisiert und abgebildet.

Damit Therapiestrahler direkt an den Ort der Tumorzellen im Körper gelangen, werden sie an spezielle Moleküle ge-koppelt, die besonders gut an spezifi-sche Rezeptoren der Krebszellen ando-cken. Betastrahler können Tumorzellen

so mit ihrer schädigenden Wirkung direkt angreifen. Durch gleichzeitige Gammastrahlungsemission der Thera-pienuklide können diese im Körper lokalisiert und die Therapie überwacht werden.

Der PET-Scanner wird üblicherweise mit einem Computertomographie (CT) Scanner kombiniert, um sequenzielle Bilder von beiden Geräten in derselben Sitzung zu er-fassen. Während PET Informationen über die Funktion und Stoffwechselvorgänge im menschlichen Körper liefert, liefert das CT Informationen über die Anatomie.

PET kann zur simultanen Bildgebung auch mit Magnetresonanztomographie (MRT) kombiniert werden. Die MRT kann Auskunft über die Anatomie und die Funktion mit sehr hohem Weichteilkontrast ohne zusätzliche Strahlenexposition geben. PET/MRT-Syste-me können ergänzende anatomische und funktionelle Informationen liefern.

Typische Fragen an die Bildgebung:

Liegt ein maligner Tumor vor? (Differenzial diagnose)

Wie weit hat sich die Erkrankung ausgebreitet? (Staging)

Ist die eingeleitete Therapie wirksam? (Therapiekontrolle und Medikamentenentwicklung)

PET-Detektoren haben zwei Hauptkomponenten: Szintillationskristalle und Photodetektoren. Die hoch-energetischen Photonen werden in den Kristallen in sichtbare optische Photonen umgewandelt. Diese opti-schen Photonen werden dann in den Photodetektoren detektiert und sie erzeugen ein elektrisches Signal.

Die zwei 511 keV Photonen, die von einem Annihila-tionsereignis kommen, werden durch ein Paar von PET Detektoren detektiert und sie erzeugen eine Detekti-onslinie. PET-Bilder werden unter Verwendung dieser Linien rekonstruiert, die zwischen verschiedenen De-tektoren im PET-Ring gezogen werden.

PET/MRT-Bilder eines Patienten mit Hirntumor. MRT-Bilder werden mit zwei Sequenzen erstellt, die unterschiedliche Weichteilkontraste zeigen. Das PET-Bild kann die aktiven Bereiche des Tumors zeigen.

Positronen-Emissions- Tomographie

Diagnostik und Therapie – Theranostik

PET/CT PET/MRT

Bildgebung vor der Therapie liefert Information über die Strahlendosis im Tumor und im Normalgewebe.

Bildgebung im Therapie-Verlauf liefert Information über den Therapie-Effekt.

Molekül markieren mit Photonenstrahler: Diagnostik

Molekül markieren mit Beta-strahler: interne Strahlentherapie